六元环硼氮烷对称取代方酸的电子光谱和非线性光学性质的DFT研究

用量子化学密度泛函理论B3LYP方法,在6-31G(d)水平上对环硼氮烷和苯基对称取代方酸进行几何构型优化.以此为基础,利用TD-DFT方法得到方酸衍生物的UV-Vis吸收光谱.进一步引入外电场,用有限场(FF/DFT-B3LYP)方法探讨了各体系的三阶非线性光学性质(NLO).计算结果显示,对称环硼氮烷取代的方酸衍生物性质不同于苯环取代,取代位置对电荷分布、分子轨道特征和非线性光学性质的影响很大.氮原子与方酸相连时对提高方酸体系的三阶非线性光学性质十分有效,其NLO系数可达2.3808×10^-24C·m.     

巴比妥酸葡萄糖基取代衍生物电子光谱和二阶非线性光学性质的理论研究

应用量子化学AM1半经验方法分别对巴比妥酸及硫代巴比妥酸的葡萄糖基系列取代衍生物B_1-5和T_1-5进行几何优化。基于优化后的稳定构型，利用INDO/CI方法计算其电子光谱。同时，根据完全态求和(SOS)公式计算其二阶非线性光学系数。结果显示，当葡萄糖基单元数增加时，无论是巴比妥酸衍生物还是硫代巴比妥酸衍生物，|β_μ| 均增大，尤其是硫代巴比妥酸衍生物增大更为显著，表明此种非共轭取代基同样可以改善材料的非线性光学性质。此外，随葡萄糖基链增长时，光谱的变化并不十分显著，且由于所有吸收带均在紫外光区内，因此推测所有体系均有望成为具有高度透明性的非线性光学侯选材料。     

酚类生物降解性的从头算和分子设计

运用ab initio HF方法对甲酚等18种酚类化合物进行几何优化，在此基础上对它们的电子效应、取代基空间位阻效应和最高占有轨道能量(EHOMO)进行了系统的计算，计算结果表明，酚类化合物主要由电子效应和空间效应决定，同时前线轨道能量也反映出其降解难易的大致顺序，结果与实验事实相一致。     

Covalent Organic Framework Materials for Photo/ Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction北大核心CSCD

Covalent organic frameworks （COFs）are a class of emerging materials connected by covalent bonds,which have high thermal/chemical stability （except boric acid COFs）,permanent porosity,large specific surface area and good crystallinity. In addition,the structure of the monomer unit in COFs is adjustable and can coordinate with many transition metal ions to provide catalytic active sites. These advantages make COFs helpful to catalyze various reactions. Among them,COFs have an excellent catalytic effect on the CO2 reduction reaction（CO2 RR）. This is mainly because the adjustable pore structure of COFs allows them to adsorb a large amount of CO2 and the π-π stacking structure in COFs can promote charge transfer, which can greatly improve the efficiency of CO2 reduction. COFs can be used as photo/ electrocatalysts to efficiently reduce CO2 to CO,CH4 ,HCOOH and other products. This review discusses the important achievements of CO2 RR catalyzed by COFs, including photo/electrocatalytic CO2 RR and photoelectric coupling CO2 RR. In addition,the future development of COFs as CO2 RR catalysts is also prospected. © 2022, Science Press (China). All rights reserved.     

淀粉系高吸水性树脂反应中间体稳定性及反应活性的量子化学研究

运用abinitioUHF方法和DFTUB3LYP方法在6-31G基组水平下对淀粉系高吸水性树脂反应中间体的模型体系进行几何构型优化.针对每类自由基对应得到的两种典型的构象异构体(1_a,1_b和2_a,2_b),进行稳定性和反应活性分析.构型1_a和2_b的总能量相对较低.比较4个模型体系的前线分子轨道,构型1_a的能隙较小,同时HOMO能量较高,易给出电子,LUMO能量较低,易得电子,有利于电子转移,因而有较好的反应活性.自由基自旋密度主要集聚在C2或C3上,未有较大弥散,同时也是前线MO主要布居位置和重要的反应活性部位.对构型1_a与丙烯酸模型分子形成的复合物分析表明,两者的反应未经过过渡态,在瞬间即可完成.     

Theoretical Studies on Electronic Spectra and Second-order Nonlinear Optical Properties of Glucosyl Substituted Barbituric Acid Derivatives

AMI semi-empirical method was used to optimize the barbituric acid derivatives substituted with glucosyl B1-5 （series B）, and the thiobarbituric acid derivatives substituted with glucosyl T1-5 （series T）. Based on the optimized structures, INDO/CI method was adopted to calculate the electronic spectra. Meanwhile, the second-order nonlinear optical （NLO） coefficients βμ were calculated with the sum-over-state （SOS） formula. The results show that when the number of glucosyl units was increased, ｜βμ｜ values of the barbituric and thiobarbituric acid derivatives were both enhanced, especially for thiobarbituric acid derivatives. It indicates that non-conjugated substituted group could also improve NLO properties of materials when the number of repeated units was increased. Additionally, the absorption bands appearing in UV area are consistent with the proper change of the number of glucosyl units, and consequently it can be concluded that the high transparencies of all systems were scarcely varied.     

共价有机框架材料在光催化CO2还原中的应用

全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO₂等温室气体使环境问题日渐突出。将CO₂等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO₂还原为能源化合物被认为是有效解决此问题的最佳途径之一。共价有机框架材料(COFs)是一类新型晶态多孔有机聚合物材料,具有结构稳定性、可设计性和结构多样化的特征,因此在光催化CO₂还原领域表现出了巨大潜力。本文概述了近年来COFs在光催化CO₂还原领域中的催化应用研究进展,包括引入不同金属离子提供活性位点、增加光敏性官能团提高其对可见光利用率等方法。最后对以COFs材料为光催化CO₂还原催化剂的研究进行了总结和展望,我们认为更进一步的新材料合成、修饰与催化机理研究仍是前景广阔的研究领域。     

四氮唑衍生物构筑的金刚烷拓扑金属-有机骨架的合成、表征及荧光性质

5-氨基四氮唑(HATZ)与硝酸锌通过溶剂热反应得到了一个新的化合物,[Zn(ATZ)2]?DMA (1),并对其进行了X射线粉末衍射,红外和元素分析表征. 单晶X射线分析表明,该化合物展示了一个三维四连接金刚烷拓扑的微孔金属有机框架,沿[100]方向的孔道维度大约12.7 ? × 8.9 ?,PLATON计算表明孔体积为53.5%. 此外,荧光光谱测试表明化合物在室温下显示较强的蓝色荧光性质.     

一种具有荧光性质的阳离子Ga⁃MOF用于Fe3+和硝基化合物识别

通过溶剂热法合成了一种新型阳离子镓金属-有机框架Ga-MOF, 其化学式为[Ga₃O(H₂O)₃(TCA)₂]·NO₃·6DMF·2H₂O(JOU-27, H₃TCA=4,4′,4″-三苯胺三羧酸). 结构分析表明, JOU-27是基于氧心三核镓簇的三维微孔结构. 由于荧光配体H₃TCA的引入, JOU-27具有强的荧光发射强度, 因此可用于检测Fe³⁺离子和硝基芳香族化合物. 结果表明, 其对Fe³⁺的检出限低至2.22×10^-6 mol/L(Stern-Volmer常数K_SV=52823 L/mol); 当硝基苯(NB)浓度仅为3.27×10^-3 mol/L时, 荧光猝灭效率可达91%. 进一步的研究表明, JOU-27的猝灭性能可能与荧光共振能量转移(FRET)效应、 激发光吸收竞争以及骨架激发态与硝基芳烃化合物之间的电子转移有关.     

淀粉接枝共聚高级水性树脂的合成及其性质研究

以玉米淀粉和丙烯基单体为主要原料，对淀粉接枝共聚高吸水性树脂进行中性一步法合成，优化合成反应路径。根据自由基聚合反应机理，在引发剂及交联剂作用下淀粉与丙烯基单体进行接枝共聚反应，定性及定量地分析反应物溶液pH值、反应温度、引发剂用量以及单体与淀粉的配比等因素对高吸水性树脂吸水性能的影响，从而找出最佳反应条件。同时采用量子化学ab initio UHF方法在6－31G基组水平上对两类淀粉链段自由基模型进行几何优化，分析体系的净电荷、前线分子轨道分布规律，以及自由基的稳定性和反应性特征，揭示接枝共聚反应机理。